Des coraux de 350 millions d'années - Lille 🌍 EarthCache

Des coraux de 350 millions d'années

En quelques mots

Les dalles sombres devant l'église Saint-Maurice proviennent des carrières proches de Tournai (communes de Vaulx-lez-Tournai et Antoing essentiellement).

Dans ces carrières sont exploités des calcaires sombres pour produire du granulat ainsi que des pierres d'ornement "la Pierre Bleue de Tournai", pour les travaux de restauration et de constructions neuves. Elles renferment de nombreux fossiles

Vue aérienne de la carrière du Milieu, Tournai

Les Formations de Tournai et d'Antoing

Ces calcaires sombres sont attribués aux périodes du Tournaisien et du Viséen inférieur. La coupe géologique ci-dessous montre les différents bancs calcaires de Tournai.

Coupe géologique des carrières de Tournai

Une quinzaine de mètres de calcaire, situés de part et d’autre d’un niveau repère d’origine volcanique (le Gras-Délit) sont extraits comme le "Noir de Tournai" (les bancs bleus), pour les bancs supérieurs et comme la "Pierre de Tournai" (les bancs gris), pour ceux de la base. Les bancs « bleus » prennent un adouci noir et sont essentiellement utilisés pour les dallages intérieurs. Les « gris » sont principalement destinés aux travaux extérieurs.

Le Gras Délit est une passée d’argilite, épaisse de quelques centimètres à près de 20 cm suivant les endroits. Ce niveau constitue un excellent repère dans tout le gisement carrier du Tournaisis. Il s’agit peut-être d'argiles d’origine volcanique (bentonite), mais cela n’est pas entièrement démontré.

La Formation de Tournai consiste essentiellement en calcaires argilo-siliceux, gris foncé à noirs, en bancs épais de 25 à 45 cm (en moyenne). Ils sont normalement peu argileux, sauf à la base où s’opère le passage d’une sédimentation à prédominance argileuse vers une sédimentation presque essentiellement calcaire. Ces dépôts renferment toujours des bioclastes plus ou moins abondants. Ces restes d’organismes résultent de la dissociation à peu près sur place d’une communauté à crinoïdes, bryozoaires et brachiopodes; auxquels s’ajoutent, à divers niveaux, rugueux, tabulés, gastéropodes, bivalves, nautiloïdes, trilobites blastoïdes, ainsi que des restes d’algues calcaires.

La Formation d’Antoing consiste essentiellement en calcaires argilo-siliceux, gris foncé à noirs, en bancs épais de 20 à 80 cm en moyenne, séparés par des joints de stratification, souvent minces, calcschisteux ou franchement argileux. Les fossiles y sont encore présents à la base, mais se raréfient ou disparaissent plus haut: petits rugueux, brachiopodes inarticulés, petits chonétoïdes, crinoïdes dissociés. A divers niveaux se rencontrent des nautiloïdes et des goniatites. De très nombreuses traces fossiles : les Zoophycos, appelés Spirophyton dans le Tournaisis, remanient ces dépôts. Ces traces fossiles témoignent habituellement d’une profondeur d’eau relativement importante et/ou d’un milieu dysaérobique. La formation renferme des horizons riches en cherts («carbonniaux») dont plusieurs revêtent une valeur stratigraphique locale.

Parmi les organismes cités dans cette description, les tabulés, des coraux aujourd'hui disparus. C'est ce que nous allons voir maintenant.

Les coraux actuels et fossiles

Les coraux sont des Cnidaires - les Cnidaires existent sous deux formes: les formes fixées ou polypes (corail, anémone de mer) et les formes libres et mobiles (méduses). Coraux et anémones de mer constituent les Anthozoaires.

Structure d'un corail

Les facteurs déterminants pour la vie des coraux

La température de l'eau est un facteur décisif pour la prolifération des coraux. Elle ne doit jamais descendre en dessous de 20°C.

De même, la salinité doit rester comprise entre 34-37g/L mais les coraux peuvent néanmoins supporter quelques heures des salinités plus faibles (dues aux apports pluviaux) inférieures de 75%. Des salinités élevées (jusqu'à 45g/L) peuvent être supportées .

La lumière est essentielle car l'activité chlorophyllienne des zooxanthelles en dépend, les régions intertropicales bénéficient d'une insolation importante et équitablement répartie toute l'année.

D'autres facteurs, comme les marées, sont déterminants car les coraux n'aiment pas l'émersion prolongée. La sédimentation (étouffement des polypes par les particules), les courants, les vents influent sur le développement corallien.

Classification des coraux

Parmi ces Anthozoaires se trouvent les sous-classes des Hexacorallia (symétrie à 6 rayons) et des Octocorallia (symétrie à 8 rayons).

Les Hexacoralliaires apparaissent, sans trop de doute, à l'Ordovicien. Ces coraux constructeurs disparaissent à la fin du Permien.

Pour les Hexacorallia cinq ordres subsistent aujourd'hui, seul celui des Rugosa est éteint. La sous-classe des Tabulata a également totalement disparu.

Classification

Règne Animalia

Phylum Cnidaria

Classe Anthozoa

Sous-classe Hexacorallia

Ordre Actiniaria (anémones de mer)

Ordre Antipatharia (coraux noirs)

Ordre Corallimorpharia (corallimorphes)

†Ordre Rugosa

Ordre Scleractinia (coraux durs)

Ordre Zoantharia (zoanthides)

Sous-classe Octocorallia

†Sous-classe Tabulata

dont les ordres

†Ordre Favositida

†Ordre Auloporida

Les Tabulés (Tabulata)

Les Tabulata sont des Anthozoaires à symétrie 12, ayant vécu de l'Ordovicien au Permien, période pendant laquelle ils ont été constructeurs de récifs. Ils figurent parmi les plus anciens animaux, étant apparus aux alentours du Cambrien (il y a 541 à 485,4 millions d'années).

Parmi eux, Michelinia sp. et Syringopora sp.

Michelinia sp.

Classification:

†Michelinia de Koninck 1841

†Famille Micheliniidae Waagen and Wentzel 1886

†Super-famille Favositicae Dana 1846

†Sous-ordre Favositina Wedekind 1937

†Ordre Favositida Wedekind 1937

†Sous-classe Tabulata Milne-Edwards and Haime 1850

Classe Anthozoa Ehrenberg 1834

Phylum Cnidaria Hatschek 1888

Règne Animalia Linnaeus 1758

Ecologie: stationnaire épifaunique à alimentation de suspensions photosymbiotiques (phytoplancton, zooplancton, bactéries, matières organiques)

Extension chronologique: de -449.5 à -252.3 Ma

Description:

C'est un polypier massif, en forme de coupe, qui a l'aspect d'un nid de guêpes. La surface basale arrondie est tapissée dar une thèque présentant des plissements concentriques d'où partent souvent de petits crampons de fixation. Les loges formant la colonie sont à section polygonale; leurs parois latérales sont minces et percées de pores irrégulièrement disposées. Ces derniers mettent en communication les loges jointives. Dans les calices, on n'observe aucune cloison radiale. On distingue uniquement des striations verticales. Un grand nombre de planchers, complets ou incomplets, recoupent chaque loge prismatique.

Michelinia était un petit polypier qui vivait en milieu très peu profond, dans les régions côtières. Il se fixait dans les zones agités du littoral.

Michelinia sp.

Syringopora sp.

Classification:

†Syringopora Goldfuss 1826

†Famille Syringoporidae Fromentel 1864

†Super-famille Syringoporicae Fromentel 1861

†Ordre Auloporida Sokolov 1947

†Sous-classe Tabulata Milne-Edwards and Haime 1850

Classe Anthozoa Ehrenberg 1834

Phylum Cnidaria Hatschek 1888

Royaume Animalia Linnaeus 1758

Ecologie: stationnaire épifaunique à alimentation de suspensions photosymbiotiques (phytoplancton, zooplancton, bactéries, matières organiques)

Extension chronologique: de -449.5 à -279.5 Ma

Description:

Syringopora est un polypier colonial de forme un peu particulière. La colonie calcaire est constituée de tubes longs et étroits, parallèles entre eux et non jointifs. Ils sont réunis par un système de tubes secondaires transverses. De plus, les parois de ces tubes verticaux comportent de nombreux pores. Les cloisons radiales sont rudimentaire voire absentes. De nombreux planchers déprimés recoupent transversalement les tubes verticaux. Il vivait en mer chaude et très peu profonde, dans les milieux à tentance récifale. Il reposait sur les fonds sableux proche du littoral. On le trouve associé à d'autres tabulés comme les Favosites.

Syringopora sp.

Répartition par environnement de Michelinia sp. et Syringopora sp.

Le diagramme suivant montre les environnements de sédimentation des Tabulata Syringopora sp. et Michelinia sp.

Les milieux dans lesquels ont été découverts les coraux Michelinia et Syringopora

Répartition par région de Michelinia sp. et Syringopora sp.: paléo-cartes

La série de cartes montre la répartition spaciale des Tabulata Syringopora sp. et Michelinia sp. au fil du temps.

Ordovicien à - 458 Ma

Silurien à - 425 Ma

Devonien à -390 Ma

Carbonifère à -342 Ma

Permien à -255 Ma

Trias à -237 Ma: aucune localisation de Michelinia sp et Syringopora sp.; il en est de même pour tous les Tabulata.

Pourquoi?

La crise Permo-Trias

L'extinction Permien-Trias ou extinction permienne est une extinction massive survenue il y a environ 252 millions d'années (Ma). Elle délimite les périodes géologiques du Permien et du Trias, donc la limite entre le Paléozoïque (l'ère primaire) et le Mésozoïque (l'ère secondaire).

Cette extinction est marquée par la disparition de 95 % des espèces marines et de 70 % des espèces vivant sur les continents, ce qui en fait la plus grande extinction massive ayant affecté la biosphère. En conséquence, retrouver un niveau de biodiversité équivalent a pris beaucoup plus de temps que pour les autres extinctions massives; il aura fallu 100 Ma pour retrouver ce niveau de biodiversité.

Les 5 crises majeures de la biosphère au cours des temps géologiques.

Les extinctions marines au cours des temps géologiques.

Les mécanismes de la crise Permo-Trias

Les étapes de l'extinction sont encore débattues. Différentes études suggèrent de un à trois pics d'extinctions.

Plusieurs mécanismes ont été proposés pour expliquer l'extinction. Dans l'hypothèse de pics multiples, le plus haut de ces pics serait dû à une dégradation progressive de l'environnement, alors que le second serait dû à un événement catastrophique.

• Une chaleur extrême aurait régné sur la Terre pendant 5 millions d'années, ne permettant pas à la vie de s'épanouir de nouveau. En effet, dans les régions équatoriales, la température semble avoir été de 50 à 60 °C sur les continents et aurait approché 40 °C à la surface des océans.
• La dégradation progressive serait due à une baisse du niveau de la mer, à l'anoxie (raréfaction de l'oxygène dissout dans l'eau de mer, à l'accroissement de l'aridité et une modification de la circulation des courants marins due à un changement climatique.
• L'événement catastrophique est vraisemblablement l'éruption d'un supervolcan en Sibérie, (provoquée par l'arrivée à la surface de la Terre d'un point chaud et dont les trapps de Sibérie sont la trace), qui aurait libéré dans l'atmosphère des quantités phénoménales de gaz sulfureux, et accompagnée d'une forte acidification des océans.

Toutes ces causes sont liées à un seul et même phénomène: la tectonique des plaques.

Cette crise serait en relation avec la survenue d'un phénomène géologique principal dû à la tectonique des plaques. « En reconstruisant l'histoire du mouvement des continents, on se rend compte que le Permien a été le théâtre d'un événement unique : la réunion de tous les continents en un seul supercontinent », la Pangée. Ce rapprochement fait disparaître les plateaux continentaux, abritant un grand nombre d'espèces, aux niveaux de la collision formant la chaine hercynienne ; puis, le passage de plusieurs continents à un seul, s'il peut conserver la surface totale de terres émergées, diminue nettement la longueur totale des côtes. Les zones côtières, soumises à un climat océanique, sont donc alors plus restreintes, alors que les zones continentales, plus vastes, sont soumises à un climat aride permanent.

Les conséquences sont multiples.

La régression océanique généralisée du Permien

Au Permien, une régression océanique généralisée s'opère. Le niveau des océans baisse de 100 mètres par rapport au niveau actuel.

Le niveau marin au cours des temps géologiques.

Il y a 265 Ma, une diminution de l'activité tectonique caractérisée par l'affaissement de dorsales médio-océaniques a pour conséquence une régression marine. Les haut-fonds des plateaux continentaux tendent à disparaître ; la surface disponible habitable par les espèces marines s'amenuise encore plus.

Le mécanisme de l'affaissement des dorsales est le suivant: lorsque les dorsales sont actives, par exemple lors de la rupture d'une grande masse continentale, elles tendent à se gonfler et à occuper un volume plus important au sein des bassins océaniques. Cela réduit d'autant le volume disponible pour l'eau de mer, dont le niveau tend à s'élever pour un observateur placé sur le continent. Lorsque l'activité des dorsales ralentit, leur refroidissement s'accompagne d'une réduction de leur volume. En outre, la croûte océanique tend à s'enfoncer sous le poids des sédiments qui s'accumulent. Ces deux facteurs conduisent à une régression généralisée. D'autre part, dans leur mouvement, les plaques entraînent les continents qui, épisodiquement, convergent vers une même zone, comme cela a été le cas au Permien. Ces collisions sont responsables de la surrection des chaînes de montagnes (la chaîne hercynienne du Carbonifère au Permien) qui accroît le relief des continents, mais diminue leur surface. Il en résulte une augmentation du volume des bassins océaniques et une baisse du niveau général des mers.

Effondrement des dorsales océaniques.

Un climat plus aride

Avec la réunion des continents en un seul super-continent, les courants océaniques sont bouleversés et une nouvelle configuration entraine un climat plus aride.

Circulation océanique actuelle, dite circulation thermohaline.

Cette configuration actuelle est très efficace pour l'oxygénation globale des océans: les eaux chaudes et plus douces (en rouge) circulent en surface tandis que les eaux froides et salées (en bleu) venant des pôles circulent sur le fond des océans, favorisant l'oxygénation des fonds océaniques. Avec la Pangée, cette circulation n'avait pas lieu, les euls courants connus étant limités à Paleo-Tethys.

La Terre à la fin du Permien.

Une intense activité volcanique continentale

Une intense activité volcanique continentale a lieu entre -258 Ma et -251 Ma (les trapps d'Emeishan en Chine, à environ - 258 Ma, puis les trapps de Sibérie, à environ -251 Ma, contemporains de l'extinction).

Les trapps correspondent à un empilement régulier de coulées de laves horizontales, généralement basaltiques, qui se sont épanchées pendant environ 1 million d’années sur des surfaces pouvant atteindre plusieurs millions de km2 (2 millions de km2 observées actuellement mais 7 millions de km2 estimées à l’origine), avec une épaisseur totale de plusieurs milliers de mètres, le volume initial étant estimé entre 1 et 4 millions de km3.

Trapps de Sibérie

Extension actuelle des trapps de Sibérie

Formation d'un trapp.

Un changement significatif de la chimie des océans

Le dégazage de soufre sous la forme de dioxyde de soufre (SO2) et de dioxyde de carbone (CO2) issus des trapps a été la cause de pluies acides à la fin du Permien ainsi qu’au début du Trias.

L’acidité estimée de ces pluies correspondrait à un pH compris entre 2 et 3, (similaire au du jus de citron non dilué), le pH actuel de l’eau de mer étant de l’ordre de 8.

Une anoxie localisée

Une théorie complémentaire concerne la variation du niveau de la chimiocline (limite entre deux couches d'eau qui ne se mélangent pas; celle du dessus, proche de la surface, est plus riche en oxygène, celle du dessous en sulfure d'hydrogène).

Celle-ci atteignant la surface à la suite du réchauffement global de la planète, lui-même induit par l'augmentation de la concentration en dioxyde de carbone d'origine volcanique, permet la libération dans l'atmosphère d'une grande quantité de sulfure d'hydrogène, toxique pour la plupart des organismes.

Une destruction partielle de la couche d'ozone

En outre, le sulfure d'hydrogène libéré peut détruire la couche d'ozone, ce qui a également des conséquences délétères pour la plupart des espèces terrestres, ou littorales non protégées par une épaisseur d'eau suffisante.

Les émissions de chlorure d’hydrogène (HCl) et de chlorure de méthyle (CH3Cl) directement reliés au magmatisme sibérien auraient entraîné un taux de destruction de l’ozone ayant atteint 70 % dans la troposphère et la stratosphère des deux hémisphères. Le déficit de filtration par l’ozone du rayonnement ultraviolet d’origine solaire a pu conduire à l’altération de l’ADN des êtres vivants, induisant des effets délétères dont des mutations.

Conclusion

Les espèces animales et végétales terrestres ont elles aussi été fortement impactées lors de cette crise sans précédent, 30 % seulement ayant survécu.

Le changement environnemental pourrait avoir été si important et si rapide que beaucoup d’espèces n’auraient pas eu le temps de s’adapter à de telles conditions particulièrement inhospitalières de la fin du Permien.

Annexe: l'échelle des temps géologiques (réduite au Primaire et le tout début du Secondaire)

Lexique

• bioclaste: tout élément fossile d'une roche, brisé (le plus souvent) ou entier, transporté ou non, d'origine animale ou végétale.
• blastoïdes: classe de petits échinodermes connus uniquement sous forme fossiles. Ils apparaissent durant l'Ordovicien (vers -488 Ma). Ce groupe atteint sa plus grande diversité au Carbonifère. Ils disparaissent à la fin du Permien.
• bryozoaires: ce sont des animaux coloniaux et sessiles. Ils sont en majorité marins. Chaque individu, appelé zoïde ou zoécie, forme une petite loge chitineuse, et vit le plus souvent fixé au sein d'une colonie, le zoarium. La plupart des espèces produisent une matière carbonatée qui constitue ces loges, et plusieurs espèces contribuent à la construction des récifs coralliens.
• chert: concrétion partiellement silicifiée au sein de masses calcaires.
• chimiocline: interface existant entre différentes couches d'eau, dans une mer, un lac, lorsque celles-ci ne se mélangent pas. Cela implique donc qu'il existe un équilibre entre les différentes couches d'eau. En général, les couches d'eau de surface sont plus oxygénées que les couches plus profondes, puisqu'elles sont alimentées par l'atmosphère. L'anoxie des couches inférieures peut être provoquée par la production importante de sulfure d'hydrogène par des micro-organismes benthiques. Au niveau de la chimiocline peuvent se développer des bactéries anaérobies.
• classification (linéenne): classement des espèces vivantes dans lequel celles-ci sont classées assez subjectivement sur les ressemblances les plus visibles entre elles. Elle s'est développée en intégrant le système de nomenclature proposé à partir de 1735 par Linné. Les espèces reçoivent un nom latinisé, constitué de deux termes (nomenclature binominale) et sont hiérarchisées en genres, familles, ordres, classes, embranchements et règnes.
• crinoïdes: forment une classe d'animaux marins appartenant à l'embranchement des échinodermes. Ce sont des animaux sessiles (fixes) ou vagiles (mobiles) ressemblant à des plantes, mais pourvus d'un squelette calcaire articulé, d'une sorte de « racine » (éventuellement placée au bout d'une « tige »), et d'un « calice » muni de longs bras flexibles qui leur permettent de filtrer dans l'eau le plancton dont ils se nourrissent.
• dorsale médio-océanique: frontière de divergence entre deux plaques tectoniques.
• épifaune: les animaux vivant à la surface du sédiment.
• étage (ou âge): unité temporelle en géologie la plus fine (éon / ères / système ou période / série ou époques / étages ou âges)
• formation: un ensemble de strates (couches géologiques) regroupées sur la base de leur nature (lithologie) et de leurs relations spatiales et temporelles (stratigraphie). Les formations sont les unités lithostratigraphiques de base. Elles peuvent être divisées en membres et en bancs ou assemblées en groupes.
• membre: voir "formation"
• milieu dysaérobique: milieu intermédiaire entre le milieu aérobie (riche en oxygène dissout) et le milieu anaérobie (dénué d'oxygène).
• nautiloïdes: mollusques céphalopodes
• période (ou système): unité temporelle intermédiaire en géologie (éon / ères / système ou période / série ou époques / étages ou âges)
• rugueux: groupe de coraux disparus (Rugosa)
• série (ou époque): unité temporelle intermédiaire en géologie (éon / ères / système ou période / série ou époques / étages ou âges)
• stratigraphie: étude de la stratification des roches sédimentaires, et de l'âge relatif des terrains.
• stratosphère: seconde couche de l'atmosphère terrestre, se situant au-dessus de la troposphère et sous la mésosphère. Elle est située entre 6 et 16 km d'altitude pour sa limite inférieure (tropopause) et 50 km d'altitude pour sa limite supérieure (stratopause) par rapport à la surface de la Terre et selon sa latitude sur le globe (entre 12 et 50 km d'altitude en moyenne).
• taxon (ou taxa): une entité conceptuelle qui est censée regrouper tous les organismes vivants possédant en commun certains caractères taxinomiques ou diagnostiques bien définis. Plus le rang du taxon est élevé et plus le degré de ressemblance des individus concernés est faible.
• tectonique des plaques: étude des structures géologiques d'échelle kilométrique et plus, telles les chaînes de montagnes ou les bassins sédimentaires, et des mécanismes qui en sont responsables. Cette discipline est directement rattachée à la tectonique des plaques.
• trapp (ou trap): grand empilement de coulées de laves régulières et horizontales, épaisses et répandues sur une grande surface. Ces épanchements sont le résultat de la percée à travers la croûte continentale de points chauds.
• trilobites: classe d'arthropodes marins fossiles ayant existé durant le Paléozoïque (ère primaire) du Cambrien au Permien (Trilobita). Le nom de trilobite provient de la subdivision du corps en trois lobes longitudinaux. Ils ont disparu lors de l'extinction de masse à la fin du Permien.
• troposphère: couche de l'atmosphère terrestre située au plus proche de la surface du globe jusqu'à une altitude d'environ 8 à 15 kilomètres, selon la latitude et la saison. Elle est plus épaisse à l'équateur qu'aux pôles.
• zoophycos: traces de développement que des vers ont réalisé durant leur recherche de nourriture à travers le sédiment.
• zooxanthelles: algues unicellulaires pouvant vivre en symbiose avec le corail.

Comment valider cette Earth Cache

Rappel concernant les "Earth Caches": il n'y a pas de contenant à rechercher, ni de logbook. Il suffit de se rendre sur les lieux, de répondre aux questions ci-dessous. Vous pouvez loger en "Found it" et envoyez-moi vos propositions de réponses, soit via mon profil, soit via la messagerie geocaching.com (Message Center), et je vous contacterai en cas de problème.

Questions

Localisation des zones à observer

Questions

• 1: D'après la coupe géologique, donnez l'élément stratigraphique permettant de distinguer sur le terrain la séparation entre les bancs bleus et les bancs gris; de quoi s'agit-il exactement?
• 2a: Mesurer la taille des loges de ces deux coraux (A et B sur la photo de localisation).
• 2b: D'après vos mesures, la description des deux genres de coraux et leurs représentations, retrouvez les en coupe, sur les blocs du mur: Michelinia = A ou B / Syringopora = A ou B ?
• 2c: Pour Michelinia sp., et en vous référant à la structure d'un corail, quels sont les parties que l'on retrouve sur le fossile présent sur la dalle (citez en trois)?
• 3a: Quel est le premier taxon commun dans la classification des deux genres (Michelinia sp. et Syringopora sp.) ?
• 3b: Dans les classifications, certains taxons sont préfixés par le caractère "†"; que veut dire ce caractère ?
• 4a: Quel était le régime alimentaire de ces coraux ?
• 4b: D'après les âges d'apparition de Michelinia sp. et Syringopora sp., donnez les époques/séries géologiques correspondants.
• 4c: En observant des paléo-carte et des milieux de vie de Syringopora sp. et Michelinia sp., que pouvez vous en déduire?
• 5a: Citez les 4 autres crises majeures de la biosphère (utilisez le nom des périodes géologiques pour les désigner).
• 5b: Donnez deux des trois causes de la baisse du niveau général des océans.
• 5c: Au Permien, qu'est ce qui explique la modification de la circulation thermohaline permettant l'oxygénation des eaux de profondeurs?
• 5d: Citez deux modifications indirectes des conditions environnementales des trapps de Sibérie?
• 5e: Après la crise Permo-Trias, combien de temps a été nécessaire pour retrouver un nombre de familles identiques à celui d'avant la crise?
• 6: Et pour finir, une photo 📸 de vous ou d'un objet vous représentant est obligatoire pour valider cette Earth Cache.

Une photo de vous ou d'un objet vous représentant (GPS, téléphone, TB personnel, etc.) est toujours la bienvenue!

Bonnes recherches et bon geocaching!

350 million years old corals

In a few words

The dark slabs in front of the Saint-Maurice church come from the quarries near Tournai (Vaulx-lez-Tournai and Antoing townships in particular).

In these quarries are exploited dark limestones to produce aggregate as well as stones of ornamentation "the Blue Stone of Tournai", for the works of restoration and new constructions. They contain many fossils.

Aerial view of the Middle Quarry, Tournai

The Tournai and Antoing Formations

These dark limestones are attributed to the Tournaisian and Lower Visean periods. The geological section below shows the different calcareous banks of Tournai.

Geological section of the quarries of Tournai

About fifteen meters of limestone, located on both sides of a reference level of volcanic origin (Gras-Délit) are extracted as the "Noir de Tournai" (the blue benches), for the upper benches and as the "Pierre de Tournai" (the gray benches), for those of the base. "Blue" benches take a black softening and are mainly used for indoor paving. The "gray" are mainly intended for outdoor work.

The Gras Délit is a past of argillite, thick from a few centimeters to almost 20 cm depending on the places. This level is an excellent benchmark in the entire quarry of Tournaisis. It may be volcanic clay (bentonite), but this is not fully proven.

.

The Antoing Formation consists essentially of clay-siliceous limestones, dark gray to black, in banks of an average thickness of 20 to 80 cm, separated by stratification joints, often thin, calcschistous or frankly clayey. Fossils are still present at the base, but become rarer or disappear higher: small rough, inarticulate brachiopods, small chonetoids, dissociated crinoids. At various levels nautiloid and goniatite occur. Very many fossil traces: the Zoophycos, called Spirophyton in the Tournaisis, reshape these deposits. These fossil traces usually show a relatively large depth of water and / or a dysaerobic environment. The formation contains horizons rich in cherts ("carbonniaux"), many of which have a local stratigraphic value.

Among the organisms mentioned in this description, the tabulated, coral now disappeared. This is what we are going to see now.

Current and fossil corals

Corals are Cnidarians - Cnidarians exist in two forms: fixed forms or polyps (coral, sea anemone) and free and mobile forms (jellyfish). Corals and sea anemones make up Anthozoa.

Structure of a coral: each lodge of a coral colony is occupied by an individual.

The determining factors for coral life

The temperature of the water is a decisive factor for the proliferation of corals. It should never go below 20 ° C.

Similarly, salinity should remain between 34-37g / L but corals can still withstand a few hours of lower salinities (due to rainfalls) lower than 75%. High salinities (up to 45g / L) can be supported.

Light is essential because the chlorophyllous activity of zooxanthellae depends on it, the intertropical regions benefit from significant sunstroke and equitably distributed all year long.

D'autres facteurs, comme les marées, sont déterminants car les coraux n'aiment pas l'émersion prolongée. La sédimentation (étouffement des polypes par les particules), les courants, les vents influent sur le développement corallien.

Classification of corals

Among these Anthozoa are the subclasses of Hexacorallia (symmetry with 6 rays) and Octocorallia (symmetry with 8 rays).

The Hexacoralliaries appear, without much doubt, to the Ordovician. These builder corals disappear at the end of the Permian.

For the Hexacorallia five orders remain today, only that of the Rugosa is extinguished. The subclass of Tabulata has also totally disappeared.

Classification

Kingdom Animalia

Phylum Cnidaria

Class Anthozoa

Subclass Hexacorallia

Order Actiniaria (anémones de mer)

Order Antipatharia (coraux noirs)

Order Corallimorpharia (corallimorphes)

†Order Rugosa

Order Scleractinia (coraux durs)

Order Zoantharia (zoanthides)

Subclass Octocorallia

†Subclass Tabulata

whose orders

†Order Favositida

†Order Auloporida

Les Tabulés (Tabulata)

Tabulata are Anthrazoa with 12 symmetry, having lived from Ordovician to Permian, during which time they were reef builders. They are among the oldest animals, having appeared around the Cambrian (541 to 485.4 million years ago).

Among them, Michelinia sp. and Syringopora sp.

Michelinia sp.

Classification:

†Michelinia de Koninck 1841

†Family Micheliniidae Waagen and Wentzel 1886

†Super-family Favositicae Dana 1846

†Suborder Favositina Wedekind 1937

†Order Favositida Wedekind 1937

†Subclass Tabulata Milne-Edwards and Haime 1850

Class Anthozoa Ehrenberg 1834

Phylum Cnidaria Hatschek 1888

Kingdom Animalia Linnaeus 1758

Ecology: Epifaunic stationary feeding photosymbiotic suspensions (phytoplankton, zooplankton, bacteria, organic matter)

Chronological range: from -449.5 to -252.3 Ma

Description:

It is a massive, cup-shaped polyp tree that looks like a nest of wasps. The rounded basal surface is lined by a theca with concentric folds from which small fixation crampons often leave. The lodges forming the colony are polygonal in section; their side walls are thin and pierced with irregularly arranged pores. These connect the contiguous boxes. In the calyxes, no radial septum is observed. We distinguish only vertical striations. A large number of floors, complete or incomplete, intersect each prismatic box.

Michelinia was a small polypier that lived in a very shallow environment in coastal areas. He settled in the restless areas of the coast.

Michelinia sp.

Syringopora sp.

Classification:

†Syringopora Goldfuss 1826

†Family Syringoporidae Fromentel 1864

†Super-family Syringoporicae Fromentel 1861

†Order Auloporida Sokolov 1947

†Subclass Tabulata Milne-Edwards and Haime 1850

Class Anthozoa Ehrenberg 1834

Phylum Cnidaria Hatschek 1888

Kingdom Animalia Linnaeus 1758

Ecology: Epifaunic stationary feeding photosymbiotic suspensions (phytoplankton, zooplankton, bacteria, organic matter)

Chronological range: from -449.5 to -279.5 Ma

Description:

Syringopora is a colonial polypier of a particular shape. The limestone colony consists of long and narrow tubes, parallel to each other and not contiguous. They are joined by a system of transverse secondary tubes. In addition, the walls of these vertical tubes have many pores. Radial partitions are rudimentary or absent. Many depressed floors intersect transversely the vertical tubes. He lived in the warm and very shallow sea in reef-tempting environments. It rested on sandy bottoms near the coast. It is found associated with other tabs like Favosites.

Syringopora sp.

Distribution by environment of Michelinia sp. and Syringopora sp.

The following diagram shows the sedimentation environments of Tabulata Syringopora sp. and Michelinia sp.

The environments in which the Michelinia and Syringopora corals were discovered

The series of maps shows the spatial distribution of Tabulata Syringopora sp. et Michelinia sp. over times.

Ordovician at - 458 Ma

Silurian at - 425 Ma

Devonian at -390 Ma

Carboniferous at -342 Ma

Permian at -255 Ma

Trias at -237 Ma: no localization of Michelinia sp et Syringopora sp.; it's the same for all Tabulata.

Why?

The Permian-Triassic crisis

Permian-Triassic extinction or Permian extinction is a massive extinction that occurred about 252 million years ago (Ma). It delineates the geological periods of the Permian and Triassic, therefore the boundary between the Paleozoic (the primary era) and the Mesozoic (the secondary era).

This extinction is marked by the disappearance of 95% of the marine species and 70% of the species living on the continents, which makes it the biggest mass extinction having affected the biosphere. As a result, returning to an equivalent level of biodiversity took much longer than for other massive extinctions; it took 100 Ma to recover this level of biodiversity.

The 5 major crises of the biosphere during geological times.

Marine extinctions during geological times.

The mechanisms of the Permo-Trias crisis

The stages of extinction are still debated. Different studies suggest one to three peaks of extinctions.

Several mechanisms have been proposed to explain extinction. In the hypothesis of multiple peaks, the highest of these peaks would be due to a progressive degradation of the environment, while the second would be due to a catastrophic event.

• Extreme heat would have ruled the Earth for 5 million years, not allowing life to flourish again. Indeed, in the equatorial regions, the temperature seems to have been 50 to 60 ° C on the continents and would have approached 40 ° C on the surface of the oceans.
• The gradual degradation is due to a drop in sea level, anoxia (depletion of dissolved oxygen in seawater, increased aridity and a change in the circulation of ocean currents due to to climate change.
• The catastrophic event is likely the eruption of a Siberian supervolcan, (caused by the arrival at the surface of the Earth of a hot spot and whose Siberian traps are the trace), which would have released into the atmosphere of phenomenal quantities of sulphurous gas, and accompanied by a strong acidification of the oceans.

All these causes are related to one and the same phenomenon: plate tectonics.

This crisis would be related to the occurrence of a main geological phenomenon due to plate tectonics. "By reconstructing the history of the movement of the continents, one realizes that the Permian was the theater of a unique event: the meeting of all the continents in one supercontinent", Pangea. This convergence makes the continental shelves disappear, sheltering a great number of species, at the levels of the collision forming the Hercynian chain; then, the transition from several continents to one, if it can retain the total land area, significantly decreases the total length of the coast. Coastal areas, which are subject to an oceanic climate, are therefore more restricted, while the larger continental areas are subject to a permanent arid climate.

Consequences are many.

The generalized oceanic regression of the Permian

In the Permian, a generalized oceanic regression takes place. The ocean level drops 100 meters from the current level.

The sea level during geological times.

At 265 Ma, a decrease in tectonic activity characterized by the collapse of mid-ocean ridges results in a marine regression. The shoals of the continental shelves tend to disappear; the living space available for marine species is shrinking even more.

The mechanism of the dorsal slump is as follows: when the ridges are active, for example during the break-up of a large continental mass, they tend to swell and occupy a larger volume within the ocean basins. This reduces the volume available for seawater, the level of which tends to rise for an observer on the continent. When backbone activity slows down, their cooling is accompanied by a reduction in their volume. In addition, the oceanic crust tends to sink under the weight of accumulating sediments. These two factors lead to a generalized regression. On the other hand, in their movement, the plates drag the continents which, episodically, converge towards the same zone, as was the case with the Permian. These collisions are responsible for the uplift of the mountain ranges (the Hercynian chain of Carboniferous to the Permian) which increases the relief of the continents, but decreases their surface. This results in an increase in the volume of ocean basins and a decrease in the general level of the seas.

Collapse of the ocean ridges.

A more arid climate

With the meeting of continents in a single super-continent, the ocean currents are upset and a new configuration leads to a more arid climate.

Current ocean circulation, called thermohaline circulation.

This current configuration is very effective for the global oxygenation of the oceans: the warmer and milder waters (in red) circulate on the surface while the cold and salty waters (in blue) coming from the poles circulate on the bottom of the oceans, favoring the Oxygenation of ocean floor. With Pangea, this circulation did not take place, the only known currents being limited to Paleo-Tethys.

Earth at the end of the Permian.

Intense continental volcanic activity

Intense continental volcanic activity occurs between -258 Ma and -251 Ma (Emeishan trapps in China, about -258 Ma, then Siberian trappers, about -251 Ma, contemporaneous with extinction).

The trapps correspond to a regular stack of horizontal lava flows, generally basaltic, which have been poured out for about 1 million years on surfaces of up to several million km2 (2 million km2 currently observed but 7 million km2 estimated at the origin), with a total thickness of several thousand meters, the initial volume being estimated between 1 and 4 million km3.

Siberian Trapps

Current extension of Siberian trapps

Trapp formation.

A significant change in the chemistry of the oceans

The degassing of sulfur in the form of sulfur dioxide (SO2) and carbon dioxide (CO2) from traps was the cause of acid rain at the end of the Permian and early Triassic.

The estimated acidity of these rains corresponds to a pH between 2 and 3, (similar to undiluted lemon juice), the current pH of seawater being of the order of 8.

Localized anoxia

A complementary theory concerns the variation of the level of the chemocline (boundary between two layers of water which do not mix, that of the top, close to the surface, is richer in oxygen, that of the bottom in hydrogen sulphide).

It reaches the surface as a result of the global warming of the planet, itself induced by the increase in the concentration of carbon dioxide of volcanic origin, allows the release into the atmosphere of a large amount of sulphide hydrogen, toxic to most organisms.

Partial destruction of the ozone layer

In addition, the hydrogen sulphide released can destroy the ozone layer, which also has deleterious consequences for most terrestrial species, or littoral species unprotected by a sufficient thickness of water.

Emissions of hydrogen chloride (HCl) and methyl chloride (CH3Cl) directly related to Siberian magmatism would have resulted in an ozone depletion rate of 70% in the troposphere and stratosphere of both hemispheres. The lack of ozone filtration of ultraviolet radiation of solar origin could lead to the alteration of the DNA of living beings, inducing deleterious effects including mutations.

Conclusion

Terrestrial animal and plant species were also heavily impacted in this unprecedented crisis, with only 30% surviving.

The environmental change may have been so important and so fast that many species would not have had the time to adapt to such particularly inhospitable conditions of the end of the Permian.

Appendix: the geological time scale (reduced to Primary and the very beginning of Secondary)

Lexicon

• bioclast: any fossil element of a rock, broken (most of the time) or whole, transported or not, of animal or vegetable origin.
• blastoid: class of small echinoderms known only in fossil form. They appear during the Ordovician (around -488 Ma). This group reaches its greatest diversity in the Carboniferous. They disappear at the end of the Permian.
• bryozoans: they are colonial and sessile animals. They are mostly marine. Each individual, called zoid or zoecie, forms a small, chitinous lodge, and most often lives within a colony, the zoarium. Most species produce a carbonate material that constitutes these lodges, and several species contribute to the construction of coral reefs.
• chert: partially silicified concretion within limestone masses.
• chemocline: interface between different layers of water, in a sea, a lake, when they do not mix. This implies that there is a balance between the different layers of water. In general, the surface water layers are more oxygenated than the deeper layers, since they are fed by the atmosphere. The anoxia of the lower layers can be caused by the large production of hydrogen sulphide by benthic microorganisms. At the level of the chemocline, anaerobic bacteria can develop.
• classification (linear): classification of living species in which they are classified subjectively enough on the most visible similarities between them. It developed by integrating the system of nomenclature proposed from 1735 by Linnaeus. Species receive a Latinized name, consisting of two terms (binomial nomenclature) and are hierarchical in genera, families, orders, classes, branches and kingdoms.
• crinoids: form a class of marine animals belonging to the phylum of echinoderms. They are sessile (fixed) or vagile (motile) animals resembling plants, but provided with an articulated calcareous skeleton, a kind of "root" (possibly placed at the end of a "stem"), and a "chalice" with long, flexible arms that allow them to filter the plankton they eat into the water.
• dorsal mid-ocean: divergence boundary between two tectonic plates.
• epifauna: animals living on the surface of the sediment.
• floor (or age): time unit in the finest geology (eon / era / system or period / series or epoch / stage or age)
• formation: a set of strata (geological layers) grouped on the basis of their nature (lithology) and their spatial and temporal relationships (stratigraphy). The formations are the basic lithostratigraphic units. They can be divided into limbs and benches or assembled into groups.
• member: see "formation"
• dysaerobic medium: intermediate medium between the aerobic medium (rich in dissolved oxygen) and the anaerobic medium (without oxygen).
• nautiloid: cephalopod molluscs
• period (or system): an intermediate temporal unit in geology (eon / era / system or period / series or epoch / stage or age)
• rough: group of extinct corals (Rugosa)
• series (or epoch): intermediate temporal unit in geology (eon / eres / system or period / series or epochs / stages or ages)
• stratigraphy: study of the stratification of sedimentary rocks, and the relative age of the land.
• stratosphere: second layer of Earth's atmosphere, above the troposphere and below the mesosphere. It is situated between 6 and 16 km of altitude for its lower limit (tropopause) and 50 km of altitude for its upper limit (stratopause) compared to the surface of the Earth and according to its latitude on the globe (between 12 and 50 km of altitude on average).
• taxon (or taxa): a conceptual entity that is supposed to group all living organisms that share certain well-defined taxonomic or diagnostic features. The higher the rank of the taxon, the lower the degree of similarity of the individuals concerned.
• plate tectonics: study of geological structures of kilometric scale and higher, such as mountain ranges or sedimentary basins, and mechanisms that are responsible for them. This discipline is directly related to plate tectonics.
• trapp (or trap): large stack of lava flow regular and horizontal, thick and spread over a large area. These effusions are the result of the breakthrough through the continental crust of hot spots.
• trilobites: class of fossil marine arthropods that existed during the Paleozoic (primary era) from Cambrian to Permian (Trilobita). The name trilobite comes from the subdivision of the body into three longitudinal lobes. They disappeared during mass extinction at the end of the Permian.
• troposphere: layer of the Earth's atmosphere located closest to the surface of the globe to an altitude of about 8 to 15 kilometers, depending on the latitude and the season. It is thicker at the equator than at the poles.
• zoophycos: traces of development that worms have made during their search for food through the sediment.
• zooxanthellae: unicellular algae that can live in symbiosis with coral.

Questions

Location of areas to be observed

Questions

• 1: Based on the geological section, give the stratigraphic feature that distinguishes the separation between the blue and grey banks in the field; what exactly is it?
• 2a: Measure the size of the boxes of these two corals (A and B on the location photo).
• 2b: According to your measurements, the description of the two kinds of corals and their representations, find them in section, on the blocks of the wall: Michelinia = A or B / Syringopora = A or B ?
• 2c: For Michelinia sp. and referring to the structure of a coral, what are the parts found on the fossil on the slab (name three)?
• 3a: What is the first common taxon in the classification of the two genera (Michelinia sp. and Syringopora sp.)?
• 3b: In the classifications, some taxa are prefixed by the character "†"; what does this character mean?
• 4a: What was the diet of these corals?
• 4b: According to the ages of appearance of Michelinia sp. and Syringopora sp., give the corresponding geological epochs/series.
• 4c: By observing paleo maps and living environments of Syringopora sp. and Michelinia sp. what can you deduce?
• 5a: Name the other 4 major crises of the biosphere (use the names of geological periods to designate them).
• 5b: Give two of the three causes of the decline in the general level of the oceans.
• 5c: In the Permian, what explains the modification of the thermohaline circulation allowing the oxygenation of deep waters?
• 5d: Name two indirect changes in the environmental conditions of the Siberian trapps?
• 5e: After the Permo-Trias crisis, how long did it take to find the same number of families as before the crisis?
• 6: And finally, a photo 📸 of you or an object representing you is mandatory to validate this Earth Cache.

A picture of you or an object representing you (GPS, phone, personal TB, etc.) is always welcome!

Good research and good geocaching!